粤教版 (2019)必修 第一册第四节 测量直线运动物体的瞬时速度课文ppt课件

这是一份粤教版 (2019)必修 第一册第四节 测量直线运动物体的瞬时速度课文ppt课件，共43页。PPT课件主要包含了课前·自主预习，打点计时器，电磁打点计时器，电火花计时器，测量速度，平均速度，课堂·重难探究，练习使用打点计时器，核心素养应用，小练·随堂巩固等内容，欢迎下载使用。
1．定义：打点计时器是一种通过在纸带上打出一系列的点来记录物体运动信息的仪器．2．分类：打点计时器分为________________和______________．
2．测量瞬时速度：纸带上某一位置的瞬时速度，可以粗略地由包含这一位置在内的一小段位移Δs内的平均速度表示，即根据v＝______，当Δt或Δs较小时，用这个__________代表纸带经过该位置的瞬时速度．
1．电磁打点计时器．(1)构造：如图所示．主要构造包括：线圈、永久磁铁、振片、振针、限位孔、复写纸等．
(2)工作原理．电磁打点计时器在加上4～6 V的交流电压后，通过线圈和永久磁铁的作用带动振针上下运动，在纸带上打出一系列的点，且振针上下振动的时间间隔不变[发生周期性振动，当电源频率是50 Hz时，每隔0.02 s打一次点，即纸带上每打出两个相邻点所经历的时间(周期)是0.02 s]．
2．电火花计时器．(1)构造：如图所示．
(2)工作原理．给电火花计时器接220 V交流电源，按下脉冲输出开关，计时器发出的脉冲电流，经接正极的放电针和墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在纸带上打出一系列的点，而且在交变电流的每个周期放电一次，因此电火花计时器打出点间的时间间隔等于交变电流的周期．
3．打点计时器的使用及注意事项．(1)使用步骤．①将打点计时器固定，按使用说明将复写纸、纸带装好并正确连接电路．②接通电源，让打点计时器开始打点，放手让小车带动纸带运动，在纸带上打出一系列的点．③取下纸带，将纸带上记录的信息记录下来，并按要求进行测量计算．④数据处理：根据打出的点求出时间和小车在对应时间内的位移，利用公式求出速度．
(2)注意事项．①电磁打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，应调整振针距复写纸片的高度，使之增大一点；如出现漏点，应减小振针距复写纸片的高度；如出现双点，是振针出现了松动；如出现等时性不良，一般要换计时器才能完成实验．②使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器稳定后，再释放纸带．③释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置．
④使用电火花计时器时，应注意把两条白纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之间；使用电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面．(3)计数点：为了计算方便，可每隔4个打点取一个计数点，那么相邻计数点的时间的为0.02 s×5＝0.1 s.
例1　(1)电磁打点计时器是一种利用______电源的计时仪器，它的工作电压是______V，当电源频率是50 Hz时，它每隔________s打一次点．(2)使用电磁打点计时器时，纸带应穿过________，复写纸应放在纸带的________面；应使用________电源；打点时应先__________，再让纸带运动．
(3)打点计时器在纸带上的点迹，直接记录了(　　)A．物体运动的时间B．物体在不同时刻的位置C．物体在不同时间内的位移D．物体在不同时刻的速度【答案】(1)交流　4～6　0.02　(2)限位孔　上　低压交流　接通电源　(3)AB
【解析】(1)电磁打点计时器是一种利用交流电源的计时仪器，工作电压为4～6 V，工作频率为50 Hz，周期为0.02 s.(3)电火花计时器和电磁打点计时器都是每隔0.02 s在纸带上打一次点，因此打在纸带上的点迹可直接反映物体的运动时间，故A正确．因为纸带跟运动物体连在一起，打点计时器固定，所以纸带上的点迹就相应地记录了物体在不同时刻的位置，故B正确．用刻度尺量出各点迹间的间隔，可知道物体在不同时间内的位移，再根据速度公式可算出物体在某段时间内的速度，但这些量不是纸带上的点迹直接记录的，故C、D错误．
变式1　(多选)关于打点计时器的使用下列说法正确的是(　　)A．先接通电源，后释放纸带B．电火花计时器使用的是220 V交流电源C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越长D．先释放纸带或先接通电源都可以【答案】AB　
1．根据纸带求解物体的运动速度．
测量纸带的平均速度和瞬时速度
2．注意事项．(1)如果在纸带上数出了n个点，它们的间隔数是(n－1)个，时间间隔为(n－1)×0.02 s.(2)使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带．
(4)对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始点O之间的距离)．读数时应估读到毫米的下一位．3．求出各点的速度记录在表格中，作出v－t图像，并说明小车的运动情况．
例2　一打点计时器所用电源频率是50 Hz，如图所示，纸带上的A点先通过计时器，A、B间历时_____s，位移为_______m，这段时间内纸带运动的平均速度是_____m/s，AD段内的平均速度为________m/s.【答案】0.04　0.028　0.70　0.76
变式2　用气垫导轨和数字计时器更能精确地测量物体的瞬时速度．如图所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了挡光板通过第一个光电门的时间Δt1＝0.29 s，通过第二个光电门的时间Δt2＝0.11 s．已知挡光板的宽度为3.0 cm，求滑块通过第一个光电门和第二个光电门的速度大小．
【答案】0.10 m/s　0.27 m/s【解析】由于滑块经过光电门时挡光板的挡光时间较短，所以滑块经过光电门的速度可用挡光板挡光时间内的平均速度表示．经过第一个光电门的速度大小经过第二个光电门的速度大小
光电门传感器测定瞬时速度例3　光电门传感器是测定瞬时速度的仪器，它的原理是发射端发出一束很细的红外线到另一端的接收窗口(如图甲所示)，通常和数字计时器组成计时测量装置，如图乙所示．
当固定在运动物体上一个已知宽度的挡光板通过时，它可以通过数据采集器计下挡光板经过的时间，再用挡光板的宽度除以经过的时间求得运动物体的瞬时速度．用光电门测变速运动物体的瞬时速度，在测量速度较小时，为了减小测量误差，应选择宽度比较______(填“宽”或“窄”)的挡光板．【答案】窄　【解析】极短时间内的平均速度大小可以近似认为是该时刻的瞬时速度大小，所以应该选择宽度比较窄的挡光板．
例4　实验室的电磁打点计时器的工作电压约为______V，当交流电源的频率为50 Hz，每隔______s打一次点．打点计时器可以记录时刻和位置，小明观察到家里的自来水龙头调节到足够合适的时候水滴一滴一滴地下落，相当于打点计时器的作用，通过观察发现自来水从第一滴水落在地面开始计时，到第10滴水落在地面恰好是9 s的时间，通过查找资料又知道相邻的两滴水落到地上的时间间隔相等．
保持水龙头不动，纸带紧贴地面，减速拖动纸带得到水滴滴落在纸带上的痕迹A、B、C、D、E(已用铅笔加深)如图所示．纸带上最先留下的痕迹是______(填“O点”或“E点”)，纸带运动AC段的平均速度大小为______m/s，此平均速度______(填“大于”或“小于”)C点的瞬时速度．【答案】6　0.02　E点　0.07　小于
1．在“练习使用打点计时器”的实验中，下列操作不正确的是(　　)A．打点前，小车应靠近打点计时器处，要先接通电源，待计时器开始打点稳定后再释放小车B．舍去纸带上开头比较密集的点，然后选取计数点C．打点频率为50 Hz，若每隔四个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为0.1 sD．实验中应使小车速度尽量小些【答案】D　
【解析】使用打点计时器时，小车应靠近打点计时器，要先接通电源，待计时器开始打点稳定后再释放小车，A正确；选择纸带时要舍去纸带上开头比较密集的点，然后选取后面清晰的计数点，B正确；打点频率为50 Hz时打点周期为0.02 s，若每隔四个点取一个计数点，则Δt＝5×0.02 s＝0.1 s，C正确；小车速度越小点迹越密集，越不容易测量，故实验中应使小车速度尽量大一些，D错误．
2．在实验中，某同学得到一张打点清晰的纸带如图所示，要求测出D点的瞬时速度．本实验采用包含D点在内的一段间隔中的平均速度来粗略地代表D点的瞬时速度，下列几种方法中最准确的是(　　)【答案】D
3．使用电火花计时器来分析物体运动情况的实验中：(1)在如下基本步骤中，正确的排列顺序为______．A．把电火花计时器固定在桌子上B．安装好纸带C．松开纸带让物体带着纸带运动D．接通220 V交流电源E．按下脉冲输出开关，进行打点(2)在安放纸带时，要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在___________上，还要检查_____________是否夹在两条纸带之间．【答案】(1)ABDEC　(2)纸盘轴　墨粉纸盘
【解析】电火花计时器具有打点清晰、实验误差小的优点．电火花计时器的特点是打点是靠放电针和墨粉纸盘之间火花放电来实现的，故其操作步骤和电磁打点计时器是相似的．墨粉纸盘应套在纸盘轴上，目的是使它可以转动，均匀地被利用．一定要先开始打点，后松开纸带．
4．(多选)通过打点计时器得到的一条纸带上的点不均匀，下列判断正确的是(　　)A．点密集的地方物体运动得快B．点密集的地方物体运动得慢C．点不均匀说明物体在相等时间内发生的位移不相等D．点不均匀说明打点计时器有故障【答案】BC　
【解析】纸带上每相邻两个点之间的时间间隔都相等，所以点密集的地方，说明相同长度的纸带通过打点计时器的时间长，所以物体运动得慢，故A错误，B正确．点不均匀是由于物体在相等的时间内发生的位移不相等，故C正确，D错误．
5．使用电磁打点计时器时，下列做法不正确的是(　　)A．应将振针调整到适当的高度，且不得松动B．实验时应当先接通电源，再放开小车，让其运动起来C．也可以用干电池作为打点计时器的电源D．每打完一条纸带要及时切断电源，防止线圈因过热而损坏【答案】C